50억 년 후 기다려 맞이하는 태양과 지구의 운명,(2/4)

50억 년 후 기다려 맞이하는 태양과 지구의 운명,(2/4)

--팽창하는 태양으로부터 지구는 도망칠 수 있을까?--

 

 

 

팽창하는 태양, 도망치는 지구

 

먼 옛날 선조들은 태양이 생명으로서 필요불가결한 전 엔트로피의 에너지를 끊임없이 보내주고 있다는 것은 알지 못하였는데. 천공에서 이곳을 노려보는 눈, 나날의 생활을 보고 있는 작열하는 존재가 중요한 것이라는 것은 알고 있었다.

태양이 질 때 그것이 다시 떠오른다는 것도 알고 있었다. 그 반복이 싫지만 느끼지 않을 수는 없었을 정도로 현저하고 신뢰성의 높은 패턴을 만들고 있다는 것도 알고 있었다. 그러나 그 패턴이 언젠가는 끝날 것이라는 것도 그것과 같을 정도로 확실하다.

 

태양은 이제까지 50억 년 가까이 중심부에서 일어나는 수소원자핵의 핵융합으로 생기는 에너지에 의하여 안으로 작용하는 중력에 저항하고 막대한 질량을 지탱해왔다. 핵융합으로 생기는 에너지가 격하게 움직여 도는 입자에 동력을 주고 그 입자들의 운동이 외향의 압력이 된다. 그래서 생긴 외향의 압력 덕분에 태양은 자신의 질량에 의하여 생기는 중력에 대항하고 붕괴를 면하고 있다.(그 모습은 공기로 부풀은 비닐 제 장난감 집과 비슷하다. 그 집이 부서지지 않는 것은 펌프를 써서 흡입시키는 공기 압력 덕분이다.)

내향으로 작용하는 중력과 입자운동으로 생기는 외향의 압력과는 금후 다시 50억 년 정도는 안정하여 걸맞을 것이다. 그러나 그 후 걸맞은 상태는 부서진다. 수소의 핵융합으로 생기는 헬륨은 수소보다 무거워서 밀도가 높기 때문에 모래를 연못에 처넣으면 모래가 연못 밑에 쌓임에 따라 물이 연못에서 넘쳐나듯이 헬륨이 태양의 중심부에 쌓임에 따라 수소는 중심부에서 외측으로 내몰린다. 그것은 아무래도 좋다고 할 세세한 이야기가 아니다.

 

태양의 중심부는 태양 안에서 제일 온도가 높은 장소이다. 현재의 온도는 1500만 도로 수소를 융합시켜서 헬륨을 만들기 위하여 필요한 1000만도를 가볍게 상회한다. 그러나 원자핵을 융합시키기 위해서는 약 1억 도라는 고온이 필요하여 태양 중심부의 온도는 그 헬륨원자핵융합의 역치(閾値)보다는 훨씬 낮기 때문에 헬륨이 수소를 외측으로 몰아냄에 따라 수소핵융합의 연료공급이 정체되게 된다. 그러면 핵융합에서 생기는 에너지에 의한 외향의 압력은 약해져서 그 결과로서 내향의 중력 쪽이 우세해진다. 그래서 태양 내측으로 붕괴한다.

막대한 중량이 압축되어 태양의 온도는 올라간다. 그 고온 고압을 가지고서도 헬륨핵융합의 역치에는 닿지 않기 때문에 헬륨이 쌓인 중심부를 둘러싸듯이 생긴 수소원자핵의 엷은 층 속에서 수소핵융합이 제2라운드가 시작된다.

온도와 압력이 오른 때문에 이번의 라운드는 맹렬한 속도로 나가서 태양은 일찍이 경험하지 않는 큰 힘으로 외향으로 내몰린다. 그 힘은 단순히 태양이 내향으로 부서지는 것을 멈추게 할뿐 아니라 태양을 외향으로 크게 부풀리게 될 것이다.

태양계 내혹성(수성, 금성, 지구, 화성)의 운명은 다음 2개의 요소의 균형에 걸려있다. 하나는 태양이 어느 정도로 부풀어 오르는지 질량을 얼마나 줄이는지 이다.

 

어째서 질량이 줄어드는가 하면 핵융합 엔진이 폭주하면 태양 외측의 층에 포함되어 있는 무수한 입자가 우주공간에 불어 날리기 때문이다. 그래서 질량이 줄면 태양이 혹성들에게 미치는 중력은 약해지고 혹성들의 궤도는 점점 태양에서 멀어진다. 혹성의 미래는 태양에서 멀어지는 그 궤도가 크게 팽창하는 태양에서 도망칠 수가 있는지 어떤지에 달려있다.

상세한 태양의 모델을 담은 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 수성은 그 경쟁에 패하고 크게 팽창한 태양에 먹혀들어서 증발할 것이다. 지구보다도 태양에서 먼 궤도를 도는 화성은 스타트지점이 유리한 덕분에 살아날 것이다. 금성은 아웃이 될 것 같은데 팽창하는 태양은 멀어져가는 금성의 궤도에 쫒지 못한다는 결과를 나타내는 시뮬레이션도 있다. 혹시 그것이 바르다면 지구의 궤도에 대해서도 같은 말을 할 수 있어서 지구도 살아난다.

일본어원문=50億年後に待ち受ける太陽と地球の運命──膨らむ太陽から地球は逃げ切れるか

출처=https://gendai.ismedia.jp/articles/-/91186?page=4